JPH0449518B2 - - Google Patents
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- JPH0449518B2 JPH0449518B2 JP14400687A JP14400687A JPH0449518B2 JP H0449518 B2 JPH0449518 B2 JP H0449518B2 JP 14400687 A JP14400687 A JP 14400687A JP 14400687 A JP14400687 A JP 14400687A JP H0449518 B2 JPH0449518 B2 JP H0449518B2
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- Japan
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- diamond
- substrate
- raw material
- single electrode
- material gas
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- Expired
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
水素とガス状の炭素化合物とを含む原料ガスに
マイクロ波を集中させて、生成した化学的活性度
の高い熱プラズマを基板に向けて噴出し、急冷さ
せて基板上にダイヤモンド薄膜を形成する。
マイクロ波を集中させて、生成した化学的活性度
の高い熱プラズマを基板に向けて噴出し、急冷さ
せて基板上にダイヤモンド薄膜を形成する。
本発明はダイヤモンドの気相合成方法に関し、
特に、製膜速度が高く、連続的にダイヤモンドを
合成できる方法に関する。
特に、製膜速度が高く、連続的にダイヤモンドを
合成できる方法に関する。
良質の結晶質ダイヤモンドの気相合成法として
は、熱フイラメント法（S.Matsumoto et al.：
Jpn.J.Appl.Phys.21（1981）L183）、マイクロ波プ
ラズマCVD法（M.Kamo et al.：J.Cryst.
Growth62（1983）642）、電子線照射CVD法（A.
Sawabe et al.：Appl.Phys.Lett.46（1985）146）
等のCVD法が知られている。
は、熱フイラメント法（S.Matsumoto et al.：
Jpn.J.Appl.Phys.21（1981）L183）、マイクロ波プ
ラズマCVD法（M.Kamo et al.：J.Cryst.
Growth62（1983）642）、電子線照射CVD法（A.
Sawabe et al.：Appl.Phys.Lett.46（1985）146）
等のCVD法が知られている。
気相合成によつて形成したダイヤモンド膜は、
熱伝導率、硬度、絶縁性、透光性、耐食性が優れ
ているので、半導体素子の高密度実装用の基板、
各種工具の高硬度コーテイング膜、光学部品等と
して使用することが、期待されているが、上記い
ずれの製法によつても、製膜速度が1μｍ／ｈ以
下と遅いので、コスト、生産性の上で問題であつ
た。
熱伝導率、硬度、絶縁性、透光性、耐食性が優れ
ているので、半導体素子の高密度実装用の基板、
各種工具の高硬度コーテイング膜、光学部品等と
して使用することが、期待されているが、上記い
ずれの製法によつても、製膜速度が1μｍ／ｈ以
下と遅いので、コスト、生産性の上で問題であつ
た。
本発明は、上記問題点を解決し、製膜速度の高
いダイヤモンドの気相合成法を提供することを目
的とする。
いダイヤモンドの気相合成法を提供することを目
的とする。
上記問題点は、マイクロ波を導波管３内の単電
極８に集中させるとともに、この単電極８に向け
て水素とガス状の炭素化合物とを含む原料ガスを
導入し、これによつてマイクロ波のエネルギーを
原料ガスに移行させて、化学的活性度の高い熱プ
ラズマを生成し、この熱プラズマを真空中の基板
に向けて噴出し、急冷させて基板上にダイヤモン
ド薄膜を形成することを特徴とする、マイクロ波
プラズマジエツトによるダイヤモンド気相合成方
法によつて解決することができる。
極８に集中させるとともに、この単電極８に向け
て水素とガス状の炭素化合物とを含む原料ガスを
導入し、これによつてマイクロ波のエネルギーを
原料ガスに移行させて、化学的活性度の高い熱プ
ラズマを生成し、この熱プラズマを真空中の基板
に向けて噴出し、急冷させて基板上にダイヤモン
ド薄膜を形成することを特徴とする、マイクロ波
プラズマジエツトによるダイヤモンド気相合成方
法によつて解決することができる。
第１図に示すように、マグネトロン１から発生
したマイクロ波は、矩型導波管２、同軸導波管３
を通り、単電極７を受信アンテナとし、電極先端
部で極めて高い電界を発生する。大気圧もしく
は、それ以上の圧力で同軸円筒石英管５の中を通
つた原料ガスは電極先端で活性度の高い高温熱プ
ラズマとなり、この際の急激な熱膨張により、プ
ラズマジエツトＡとなり、ノズル８から噴出す
る。こうして、従来のCVD法で得られるよりも、
活性度の高いプラズマをプラズマジエツトＡとし
て得られる。このプラズマジエツトＡを、水冷さ
れた基板９に噴き当てることにより、従来の
CVDに比べ格段に高い速度でダイヤモンドを気
相合成させることができる。
したマイクロ波は、矩型導波管２、同軸導波管３
を通り、単電極７を受信アンテナとし、電極先端
部で極めて高い電界を発生する。大気圧もしく
は、それ以上の圧力で同軸円筒石英管５の中を通
つた原料ガスは電極先端で活性度の高い高温熱プ
ラズマとなり、この際の急激な熱膨張により、プ
ラズマジエツトＡとなり、ノズル８から噴出す
る。こうして、従来のCVD法で得られるよりも、
活性度の高いプラズマをプラズマジエツトＡとし
て得られる。このプラズマジエツトＡを、水冷さ
れた基板９に噴き当てることにより、従来の
CVDに比べ格段に高い速度でダイヤモンドを気
相合成させることができる。
原料ガスは、従来よりCVD法によるダイヤモ
ンド合成に用いられたもの、たとえば、H2−１
％CH4を使用できる。プラズマの安定度を高める
ために、HeはAr等の希ガスを加えても良い。た
だし、製膜速度は、希ガス混合によりいくぶん、
低下する。また、単電極７としては電子を放出し
やすく、消耗が少ないThO2、La2O3、Y2O3等を
添加したＷが好ましい。
ンド合成に用いられたもの、たとえば、H2−１
％CH4を使用できる。プラズマの安定度を高める
ために、HeはAr等の希ガスを加えても良い。た
だし、製膜速度は、希ガス混合によりいくぶん、
低下する。また、単電極７としては電子を放出し
やすく、消耗が少ないThO2、La2O3、Y2O3等を
添加したＷが好ましい。
2.45GHz、2kWのマグネトロン１は、第１図に
示すように、断面96×37mmの導波管２および同軸
導波管３を介して真空チヤンバ１１に接続されて
いる。同軸導波管３と石英管４との内にある同軸
石英管５に、ガス導入管６から原料ガスを圧力２
Kg／mm2、流量H210／min、CH4、0.5／minで
導入した。同軸石英管５の先端はノズル８となつ
て開口し、同軸石英管５内にはノズル８に近い位
置に単電極７があり、単電極７の先端で活性度の
高い高温度の熱プラズマジエツトＡを発生させ
た。真空チヤンバ１１内の圧力を200Torrとし、
ノズル８から40mm離して、水冷基板ホルダ１０上
に30×30mm、厚み0.5mmのSiウエハ９を置き、Si
ウエハ９の温度が900℃になるように、冷却水管
１３からの水流をコントロールし、１時間、ダイ
ヤモンドの合成を行なつた。
示すように、断面96×37mmの導波管２および同軸
導波管３を介して真空チヤンバ１１に接続されて
いる。同軸導波管３と石英管４との内にある同軸
石英管５に、ガス導入管６から原料ガスを圧力２
Kg／mm2、流量H210／min、CH4、0.5／minで
導入した。同軸石英管５の先端はノズル８となつ
て開口し、同軸石英管５内にはノズル８に近い位
置に単電極７があり、単電極７の先端で活性度の
高い高温度の熱プラズマジエツトＡを発生させ
た。真空チヤンバ１１内の圧力を200Torrとし、
ノズル８から40mm離して、水冷基板ホルダ１０上
に30×30mm、厚み0.5mmのSiウエハ９を置き、Si
ウエハ９の温度が900℃になるように、冷却水管
１３からの水流をコントロールし、１時間、ダイ
ヤモンドの合成を行なつた。
生成した膜は厚み30μｍの無色透明の膜で、Ｘ
線回折では、ダイヤモンドのピークのみが検出さ
れ、ラマン分光では、ダイヤモンドのピークの他
に、ブロードな非晶質炭素によるピークもいくら
か、検出された。
線回折では、ダイヤモンドのピークのみが検出さ
れ、ラマン分光では、ダイヤモンドのピークの他
に、ブロードな非晶質炭素によるピークもいくら
か、検出された。
本発明のマイクロ波プラズマジエツトを利用す
ることにより、気相合成ダイヤモンドの成膜速度
を迅速化することができ、コストおよび生産性の
向上を達成できる。
ることにより、気相合成ダイヤモンドの成膜速度
を迅速化することができ、コストおよび生産性の
向上を達成できる。
第１図はマイクロ波プラズマジエツト気相合成
装置の説明図である。 Ａ……プラズマジエツト、１……マグネトロ
ン、２……導波管、３……同軸導波管、４……石
英管、５……同軸石英管、６……ガス導入管、７
……単電極、８……ノズル、９……基板、１０…
…基板ホルダ、１１……真空チヤンバ、１２……
排気管、１３……冷却水管。
装置の説明図である。 Ａ……プラズマジエツト、１……マグネトロ
ン、２……導波管、３……同軸導波管、４……石
英管、５……同軸石英管、６……ガス導入管、７
……単電極、８……ノズル、９……基板、１０…
…基板ホルダ、１１……真空チヤンバ、１２……
排気管、１３……冷却水管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波を導波管３内の単電極８に集中さ
せるとともに、この単電極８に向けて、水素とガ
ス状の炭素化合物とを含む原料ガスを導入し、こ
れによつてマイクロ波のエネルギーを原料ガスに
移行させて、化学的活性度の高い熱プラズマを生
成し、この熱プラズマを真空中の基板に向けて噴
出し、急冷させて基板上にダイヤモンド薄膜を形
成することを特徴とする、マイクロ波プラズマジ
エツトによるダイヤモンド気相合成方法。 ２ 炭素化合物がメタンである、特許請求の範囲
第１項記載の方法。 ３ 原料ガスがさらに希ガスを含む、特許請求の
範囲第１または２項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14400687A JPS63310795A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | マイクロ波プラズマジェットによるダイヤモンド気相合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14400687A JPS63310795A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | マイクロ波プラズマジェットによるダイヤモンド気相合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310795A JPS63310795A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0449518B2 true JPH0449518B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=15352119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14400687A Granted JPS63310795A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | マイクロ波プラズマジェットによるダイヤモンド気相合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63310795A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68922244T2 (de) * | 1988-06-06 | 1995-09-14 | Japan Res Dev Corp | Verfahren zur Durchführung einer Plasmareaktion bei Atmosphärendruck. |
| JP2000133494A (ja) | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | マイクロ波プラズマ発生装置及び方法 |
| CA2649520A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-25 | Silica Tech, Llc | Plasma deposition apparatus and method for making solar cells |
| US9427821B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-08-30 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated magnetron plasma torch, and related methods |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP14400687A patent/JPS63310795A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63310795A (ja) | 1988-12-19 |
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